[發(fā)明專利]一種基于紫外差分吸收光譜的NO濃度測(cè)量系統(tǒng)及濃度計(jì)算方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010125899.5
• 申請(qǐng)日: 2020-02-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113310922A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-08-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 竺森林;吳曄;沈德魁;崔依冬;王啟昌;劉國(guó)富
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大唐環(huán)境產(chǎn)業(yè)集團(tuán)股份有限公司;東南大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N21/33
• 分類號(hào): G01N21/33
• 代理公司: 北京八月瓜知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11543
• 代理人: 李斌

1.一種基于紫外差分吸收光譜的NO濃度測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括：

配氣系統(tǒng)、混氣室、紫外光源、氣體檢測(cè)池、尾氣處理裝置、紫外光譜儀和計(jì)算設(shè)備，所述配氣系統(tǒng)用于配置NO標(biāo)氣，并通過(guò)所述混氣室將NO標(biāo)氣混合均勻后通入所述氣體檢測(cè)池中，從所述氣體檢測(cè)池中排出的氣體通過(guò)所述尾氣處理裝置后排入大氣，所述紫外光源及紫外光譜儀均與所述計(jì)算設(shè)備連接，所述計(jì)算設(shè)備控制所述紫外光源的啟動(dòng)以發(fā)射紫外光，紫外光經(jīng)過(guò)所述氣體檢測(cè)池后被所述紫外光譜儀接收，所述紫外光譜儀產(chǎn)生的光譜數(shù)據(jù)被傳入所述計(jì)算設(shè)備并被儲(chǔ)存在所述計(jì)算設(shè)備中；

所述NO濃度測(cè)量系統(tǒng)被配置為執(zhí)行NO濃度計(jì)算方法，所述方法包括以下步驟：

步驟1：獲取所述NO濃度測(cè)量系統(tǒng)的背景光譜I及所述紫外光源的原譜I₀，其中，

首先在未開(kāi)啟所述紫外光源的情況下，開(kāi)啟所述紫外光譜儀，獲取所述NO濃度測(cè)量系統(tǒng)的背景光譜，隨后打開(kāi)所述紫外光源，獲取所述紫外光源的原譜；

步驟2：獲取經(jīng)過(guò)NO標(biāo)氣后的紫外光譜I₁，I₂…I_m，其中，

分別通入m種不同濃度的NO標(biāo)氣，并通過(guò)所述紫外光譜儀接收存儲(chǔ)經(jīng)過(guò)m種不同濃度的NO標(biāo)氣后衰減的紫外光譜I₁，I₂…I_m；

步驟3：計(jì)算NO標(biāo)氣吸光度，其中，

獲取不同濃度NO的標(biāo)氣吸光度，在所述標(biāo)氣吸光度中包括NO的造成紫外光譜信號(hào)衰減的NO濃度信息；

步驟4：快變光譜及慢變光譜分離，其中，

通過(guò)多項(xiàng)式擬合處理NO吸光度后再進(jìn)行差分能夠獲取包括NO標(biāo)氣濃度信息的快變光譜信息；

步驟5：快變光譜傅里葉轉(zhuǎn)換，其中，

對(duì)不同濃度NO標(biāo)氣下獲取的快變光譜進(jìn)行傅里葉轉(zhuǎn)換，提取傅里葉轉(zhuǎn)換后的極值點(diǎn)；

步驟6：極值點(diǎn)與NO標(biāo)氣濃度值通過(guò)線性擬合建立函數(shù)關(guān)系，其中，

將在不同濃度NO標(biāo)氣下獲取的傅里葉轉(zhuǎn)換的極值點(diǎn)與NO標(biāo)氣濃度值對(duì)應(yīng)，通過(guò)線性擬合建立函數(shù)關(guān)系，作為NO濃度反演計(jì)算公式；

步驟7：通過(guò)所述NO濃度反演計(jì)算公式反演計(jì)算標(biāo)氣濃度值以進(jìn)行誤差修正，其中，

將傅里葉轉(zhuǎn)換極值點(diǎn)相應(yīng)代入NO濃度反演計(jì)算公式計(jì)算獲取濃度計(jì)算值，并與標(biāo)氣實(shí)際濃度對(duì)應(yīng)進(jìn)行函數(shù)擬合，獲取濃度修正后的NO反演濃度修正公式；

步驟8：計(jì)算未知濃度的NO氣體濃度，其中，

通過(guò)步驟1至5獲取未知濃度NO氣體的傅里葉轉(zhuǎn)換極值點(diǎn)，將傅里葉轉(zhuǎn)換極值點(diǎn)的數(shù)值代入步驟7中的NO濃度反演計(jì)算公式獲取NO濃度計(jì)算值，然后將該NO濃度計(jì)算值代入步驟8中的NO濃度反演修正公式以獲得最終的NO濃度值。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，

在步驟2中，分別通入濃度為200ppm、300ppm、400ppm、500ppm的NO標(biāo)氣。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，

在步驟3中，通過(guò)以下計(jì)算公式獲取不同濃度NO的標(biāo)氣吸光度：Ln(I₀-I)/(I_n-I)，其中n是小于等于m的自然數(shù)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，

在步驟4中，經(jīng)過(guò)NO標(biāo)氣的紫外光譜強(qiáng)度衰減原因包括NO標(biāo)氣的特征吸收以及Rayleigh散射和Mie散射。